DE10248351A1 - Electrically driven camshaft adjuster - Google Patents

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DE10248351A1
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Jens Dipl.-Ing. Schäfer
Martin Dipl.-Ing. Steigerwald
Jon Dipl.-Ing. Heywood
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INA Schaeffler KG
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller (1) zum Verstellen und Fixieren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (8) gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem hoch übersetzenden und reibungsarmen Verstellgetriebe (2), dass eine mit der Kurbelwelle verdrehfest verbundene Antriebswelle, eine mit der Nockenwelle (8) verdrehfest verbundene Abtriebswelle und eine mit einer Verstellmotorwelle (10) eines Verstellmotors verbundene Verstellwelle (9) aufweist. DOLLAR A Ein kostengünstig zu betreibender Nockenwellenversteller (1) wird dadurch erreicht, dass das Verstellgetriebe (2) und der Verstellmotor (3) als getrennte Einheiten ausgebildet und durch eine drehspielfreie, lösbare Kupplung (4) miteinander verbunden sind.The invention relates to a camshaft adjuster (1) for adjusting and fixing the relative angular position of a camshaft (8) with respect to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine, with a high-ratio and low-friction adjusting gear (2) that a drive shaft connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner, one with the camshaft (8) non-rotatably connected output shaft and an adjusting shaft (9) connected to an adjusting motor shaft (10) of an adjusting motor. DOLLAR A An inexpensive to operate camshaft adjuster (1) is achieved in that the adjustment gear (2) and the adjustment motor (3) are designed as separate units and are connected to each other by a coupling (4) that is free of rotational play and can be released.

Description

Gebiet der ErfindungField of the Invention

Die Erfindung betrifft einen Nockenwellenversteller zum Verstellen und Fixieren der Drehwinkellage der Nockenwelle zur Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a camshaft adjuster for adjusting and fixing the angular position of the camshaft Crankshaft of a reciprocating internal combustion engine, especially after the preamble of claim 1.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

In der DE 41 10 195 A1 ist ein Nockenwellenversteller zum Verstellen und Fixieren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine offenbart, mit einem hoch übersetzenden und reibungsarmen Verstellgetriebe, das eine mit der Kurbelwelle fest verbundene Antriebswelle, eine mit der Nockenwelle verdrehfest verbundene Abtriebswelle und eine mit einer Verstellmotorwelle eines Verstellmotors verbundene Verstellwelle aufweist.In the DE 41 10 195 A1 discloses a camshaft adjuster for adjusting and fixing the relative rotational angle position of a camshaft relative to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine, with a high-ratio and low-friction adjusting gear, which has an input shaft which is fixedly connected to the crankshaft, an output shaft which is connected in a rotationally fixed manner to the camshaft, and one with an adjusting motor shaft of an adjusting motor connected adjustment shaft.

Bei dieser Lösung ist die Verstellmotorwelle einstückig mit der Verstellwelle des Verstellgetriebes ausgebildet. Dadurch muss bei Ausfall des Verstellmotors immer der gesamte Nockenwellenversteller ausgetauscht werden. Außer dem ist die Montage desselben aufwendig, da eine Vormontage des kompletten Verstellmotors nicht möglich ist.In this solution, the servomotor shaft is integral with the adjustment shaft of the adjustment gear. This means in the event of the adjustment motor failing, the entire camshaft adjuster should always be replaced become. Moreover the assembly of the same is complex because a pre-assembly of the complete Variable motor not possible is.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenversteller zu schaffen, der kostengünstig zu betreiben ist.The invention is based on the object to create a camshaft adjuster that is inexpensive too operate.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die getrennte Ausbildung von Verstellmotor und Verstellgetriebe kann der Verstellmotor komplett vormontiert und aufgrund der lösbaren Kupplung auf einfache Weise eingebaut bzw. ausgewechselt werden. Durch die Drehspielfreiheit der Kupplung ist deren verschleiß- und geräuscharmer Betrieb gewährleistet.According to the invention, the object is achieved by Characteristics of the independent Claim 1 solved. Due to the separate design of the adjustment motor and adjustment gear the actuator can be completely pre-assembled and due to the detachable coupling can be easily installed or replaced. Through the The coupling is free from torsional backlash because of its low-wear and low-noise operation guaranteed.

Die erfindungsgemäße Anordnung einer lösbaren Kupplung zwischen Verstellgetriebe und Verstellmotor ist unabhängig von der Art des Verstellmotors. Besonders geeignet ist der elektrische Verstellmotor. Dieser hat gegenüber einem Hydromotor den Vorteil, unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors und somit auch bei dessen Stillstand zu funktionieren. Außerdem hat die Ölviskosität keinen Einfluss auf seine Funktion. Gegenüber einem Pneumatikmotor hat der elektrische Verstellmotor den Vorteil der im Normalfall ohnehin vorhandenen Stromversorgung und der unkomplizierteren Regelbarkeit.The arrangement according to the invention of a releasable coupling between adjustment gear and adjustment motor is independent of the type of actuator. The electrical one is particularly suitable Adjusting. This has opposite the advantage of a hydraulic motor, regardless of the speed of the internal combustion engine and thus to function even when it is at a standstill. Also has the oil viscosity has no effect on its function. Across from the pneumatic actuator has the advantage of a pneumatic motor the power supply that is normally present anyway and the more uncomplicated one Controllability.

Es bietet Fertigungs- und damit Kostenvorteile, wenn die Kupplung zwei zusammenfügbare Teile aufweist, von denen eines mit der Verstellmotorwelle, das andere mit der Verstellwelle drehfest verbunden ist.It offers manufacturing and therefore cost advantages, if the coupling is two joinable Has parts, one of which with the servomotor shaft, the another is rotatably connected to the adjusting shaft.

Eine einfache Montage des Verstellmotors wird dadurch erreicht, dass eines der beiden Teile als Außenteil, das andere als Innenteil ausgebildet ist, wobei die beiden Teile drehspielfrei ineinander steckbar sind.A simple assembly of the adjustment motor is achieved in that one of the two parts as the outer part, the other is designed as an inner part, the two parts can be inserted into one another without any play.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kupplung als Profilwellenkupplung, vorzugsweise als Zweikantwellenkupplung ausgebildet ist, die je zwei Kupplungsflächen am Außenteil und je zwei Kupplungsflächen am Innenteil aufweist, wobei vorzugsweise die letzteren drehspielvermeidende Mittel aufweisen. Die bewährte Zweikantwellenkupplung bietet ausreichend Platz zur Unterbringung von drehmomentübertragenden und drehspielvermeidenden Mitteln. Als Kupplungen kommen auch Passfeder- und Profilwellenkupplungen wie Polygon-, Zahn-, Keil- und Mehrkant-Wellenkupplungen in Frage. Auch eine einseitig abgefräste Welle mit entsprechendem Gegenstück (ähnlich dem Zweikant, aber nur mit einer geraden Fläche) ist ebenfalls denkbar. Die Anbringung der drehspielvermeidenden Mittel auf dem Innenteil bietet Montage- und Bauraumvorteile gegenüber deren ebenfalls mögliche Anbringung auf dem Außenteil.An advantageous development of Invention is that the coupling as a profile shaft coupling, is preferably designed as a double-shaft coupling, each two coupling surfaces on the outer part and two coupling surfaces each has on the inner part, the latter preferably preventing rotational play Have means. The proven Two-sided shaft coupling offers enough space for accommodation of torque transmitting and anti-spinning means. Keyways also come as couplings and profile shaft couplings such as polygon, tooth, spline and polygonal shaft couplings in question. Also a shaft milled on one side with a corresponding one counterpart (similar the square, but only with a straight surface) is also conceivable. The application of the anti-spinning means on the inner part offers advantages in terms of assembly and installation space compared to their possible installation on the outer part.

Eine konventionelle Lösung ist darin zu sehen, dass als drehspielvermeidendes Mittel ein minimales, eng toleriertes Spiel zwischen den Kupplungsflächen des Innen- und Außenteils vorgesehen ist. Die dazu erforderliche Fertigungspräzision bedingt einen entsprechenden Bauaufwand.A conventional solution is to be seen in the fact that a minimal, tight tolerance between the coupling surfaces of the inner and outer part is provided. The manufacturing precision required for this is necessary a corresponding construction effort.

Eine kostengünstigere Lösung besteht darin, dass als drehspielvermeidende Mittel vorgespannte Metall- oder Kunststofffedern vorgesehen sind, die das Spiel zwischen den Kupplungsflächen überbrücken. Wegen der Vorspannung der Federn und deren ausreichendem Federweg kann das Spiel zwischen den Kupplungsflächen und seine Toleranz relativ groß gewählt werden, wodurch der Bauaufwand entsprechend verringert wird.A cheaper solution is that as pre-tensioned metal or plastic springs are provided that bridge the game between the coupling surfaces. Because of the preload of the springs and their sufficient travel the play between the coupling surfaces and its tolerance are chosen to be relatively large, whereby the construction effort is reduced accordingly.

Von Vorteil ist, dass die Metallfedern vorzugsweise als Flachbiege- oder Tellerfedern und die Kunststofffeder vorzugsweise als Polymerband oder als Polymer-O-Ring ausgebildet und vorzugsweise in Nuten bzw. in einer umlaufenden Nut der Kupplungsflächen des Innenteils angeordnet sind. Die Anbringung der Polymerfedern in Ringnuten der Kupplungsflächen des Innenteils erleichtert vor allem die Montage des Polymerbands und des Polymer-O-Rings, die dort verliersicher angeordnet sind.The advantage is that the metal springs preferably as flat bending or disc springs and the plastic spring preferably designed as a polymer tape or as a polymer O-ring and preferably in grooves or in a circumferential groove of the coupling surfaces of the Are arranged inside. The attachment of the polymer springs in Ring grooves in the coupling surfaces of the inner part especially facilitates the assembly of the polymer tape and the polymer O-ring, which are arranged there captively.

Die zur Drehmomentübertragung und Drehspielvermeidung erforderlichen Feder- und Montagekräfte sind relativ niedrig, da das zu übertragende Drehmoment von weniger als 1 Nm relativ gering ist, so dass bei entsprechender Federsteifigkeit kein relatives Verdrehen der Elektromotor- und der Verstellwelle eintritt. Durch die Federn können auch kleine Fluchtungsfehler dieser Wellen ausgeglichen werden. Es hat Vorteile, wenn die Flachbiege- oder Tellerfedern als einteilige Federspange ausgebildet sind, die vorzugsweise an Ecken des Innenteils einrastet. Auf diese Weise bilden die Flachbiege- oder Tellerfedern paarweise eine Einheit, die verliersicher an dem Innenteil befestigt ist und so die Montage des Verstellmotors erleichtert.The spring and assembly forces required for torque transmission and avoidance of torsional play are relatively low, since the torque to be transmitted of less than 1 Nm is relatively low, so that with a corresponding spring stiffness there is no relative rotation of the electric motor and the adjusting shaft. The feathers can also make small ones Misalignment of these waves can be compensated. It has advantages if the flat bending or disc springs are designed as a one-piece spring clip, which preferably snaps into corners of the inner part. In this way, the flat bending or disc springs in pairs form a unit that is captively attached to the inner part and thus facilitates the assembly of the adjustment motor.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kupplung als eine Rohrwellenkupplung ausgebildet ist, mit einem hohlzylindrischen Außenteil und einem koaxialen, zylindrischen Innenteil, das mit Spiel im Außenteil angeordnet ist und vorzugsweise die drehspielvermeidenden Mittel aufweist. Die beiden Teile sind als Drehteile ausgebildet, die einfach und kostengünstig zu fertigen sind. Ebenso ist es von Vorteil, dass als drehspielvermeidendes Mittel ein elastisch verformbarer Toleranzring, vorzugsweise aus Metall vorgesehen ist der in einer Radialnut vorzugsweise am Umfang des koaxialen, zylindrischen Innenteils angeordnet ist und dieses um ein bestimmtes Maß radial überragt. Grundsätzlich könnte der Toleranzring auch auf dem Innenumfang des Außenteils angeordnet sein, jedoch ist die erfindungsgemäße Anordnung montagefreundlicher.An advantageous training of Invention is that the coupling as a tubular shaft coupling is formed, with a hollow cylindrical outer part and a coaxial, cylindrical inner part, which is arranged with play in the outer part and preferably has the rotational play-avoiding means. The two Parts are designed as turned parts that are simple and inexpensive to use are finished. It is also an advantage that as a backlash-avoiding Means an elastically deformable tolerance ring, preferably made of Metal is provided in a radial groove, preferably on the circumference of the coaxial, cylindrical inner part is arranged and this protrudes radially by a certain amount. in principle could the tolerance ring can also be arranged on the inner circumference of the outer part, however is the arrangement according to the invention easy to assemble.

Durch den Überstand der Toleranzhülse entsteht bei der Montage eine federelastische Verformung derselben, die zu einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen den Innen- und Außenteil führt. Bei der Wahl des Überstandes muss darauf geachtet werden, dass das Drehmoment des Verstellmotors übertragbar ist, ohne die Axialbewegung des Innen- und Außenteils zueinander und damit die Wärmedehnung wesentlich zu behindern. Der Toleranzring ist auch als Polymerring denkbar.The protrusion of the tolerance sleeve creates during assembly, a resilient deformation of the same to a non-positive Connection between the inner and outer part leads. When choosing the supernatant care must be taken to ensure that the torque of the servomotor is transferable is without the axial movement of the inner and outer part to each other and thus the thermal expansion to hinder significantly. The tolerance ring is also a polymer ring conceivable.

Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung wird erreicht, dass als dreh spielvermeidendes Mittel zumindest eine Rastkugel oder ein vorzugsweise zylindrischer Raststift mit kegelig zu gespitztem Ende vorgesehen sind, die in Radial- bzw. Durchgangsbohrungen vorzugsweise des koaxialen, zylindrischen Innenteils mit Spiel geführt und in zu diesen fluchtenden, anderen Radialbohrungen geringeren Durchmessers im hohlzylindrischen Außenteil unter der Kraft einer Druck- bzw. Durchgangsfeder um ein durch den geringeren Durchmesser begrenztes Maß verschiebbar sind. Anstelle der einen können auch vorteilhafter Weise zwei oder mehrere Rastkugeln bzw. zylindrische Raststifte treten. Diese könnten auch in dem Außenteil angeordnet sein und radial in eine entsprechende Bohrung des Innenteils eingreifen. Alternativ zu den zylindrischen Stiften können auch solche mit beispielsweise quadratischem oder rechteckigem oder auch beliebig anderem Querschnitt Verwendung finden. Auch bei dieser Variante können kleine Fluchtungsfehler zwischen der Verstellmotor- und Verstellwelle ausgeglichen werden. Die Durchgangsbohrung hat gegenüber den beiden Radialbohrungen, die sie ersetzt, den Vorteil einfacherer Fertigung und einer gleichmäßigen Druckbeaufschlagung der Rastkugeln bzw. der Raststifte.Through advantageous training The invention achieves that as a rotation-avoiding means at least one locking ball or a preferably cylindrical locking pin are provided with a tapered end, which are in radial or Through holes preferably of the coaxial, cylindrical inner part led with game and in alignment with these other, smaller radial bores in the hollow cylindrical outer part under the force of a compression or through spring by one by the smaller diameter limited dimension are displaceable. Instead of one can also advantageously two or more locking balls or cylindrical Kick locking pins. These could also be in the outer part be arranged and radially in a corresponding bore of the inner part intervention. Alternatively to the cylindrical pins, too those with, for example, square or rectangular or also any other cross-section can be used. This one too Variant can small misalignment between the adjusting motor and adjusting shaft be balanced. The through hole has compared to the two radial bores, which it replaces, the advantage simpler Manufacturing and even pressurization the locking balls or locking pins.

Durch entsprechende Auslegung der Federkraft der Druck- bzw. der Durchgangsfedern und/oder der Kegelwinkel der zylindrischen Stifte, ist das übertragbare Drehmoment der Rohrkupplung begrenzbar. Diese wirkt dann als Sicherheitskupplung, indem bei Überlast die Rastkugeln oder die zylindrischen Raststifte gegen die relativ geringen Federkräfte aus den Bohrungen im Außenteil verdrängt und so die beiden Wellen entkoppelt werden. Für eine Axialbeweglichkeit der mit Rastkugeln oder mit zylindrischen Raststiften ausgerüsteten Rohrwellenkupplung ist es notwendig, dass die anderen Radialbohrungen als in axialer Richtung ausgerichtete Langlöcher ausgebildet sind.By appropriate interpretation of the Spring force of the compression or through springs and / or the cone angle of the cylindrical pins, the transmissible torque is the Pipe coupling can be limited. This then acts as a safety clutch, by overload the locking balls or the cylindrical locking pins against the relative low spring forces from the holes in the outer part repressed and so the two waves are decoupled. For an axial mobility of the with locking balls or tubular shaft coupling equipped with cylindrical locking pins it is necessary that the other radial bores than in axial Elongated holes are trained.

Es ist von Vorteil, wenn die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet ist, deren beide Teile auf gleichem Durchmesser angeordnete, axiale Klauen aufweisen, die ineinandergreifen, wobei zwischen den Klauen Abstände vorgesehen sind, die durch Zahnelemente eines elastischen, vorgespannten Polymerkranzes drehspielfrei überbrückt sind. Die Klauenkupplung ermöglicht aufgrund der Elastizität des Polymerkranzes auch den Ausgleich eines geringen Achsversatzes. Außerdem wirkt sie schwingungsdämpfend.It is beneficial if the clutch is designed as a claw coupling, the two parts of the same Have axial claws arranged in diameter, which interlock, with gaps between the claws are provided by an elastic, prestressed by tooth elements Polymer ring are bridged without rotational play. The claw coupling enables due to the elasticity of the polymer rim also compensates for a slight misalignment. Moreover it has a vibration-dampening effect.

Eine weitere vorteilhafte Kupplung ist als Profilwellenkupplung, vorzugsweise als Zahnwellenkupplung, ausgebildet, deren Innen- oder Außenteil, insbesondere deren Innen- oder Außenverzahnung, aus elastischem Kunststoff ausgebildet ist. In Anbetracht des relativ geringen zu übertragenden Drehmoments sind vielerlei Kupplungen, beispielsweise Polygon- oder Mehrkantwellenkupplungen, zur halbseitigen Ausführung in Kunststoff geeignet. Die Zahnwellenkupplung zeichnet sich durch besonders einfache Montierbarkeit aus. Auch ermöglicht sie aufgrund des elastischen Kunststoffzahnkranzes den Ausgleich eines geringen Achsversatzes. Ebenso wirkt sie schwingungsdämpfend durch die Eigendämpfung des Kunststoffs.Another advantageous clutch is as a profile shaft coupling, preferably as a toothed shaft coupling, trained, the inner or outer part, especially their Internal or external toothing, off elastic plastic is formed. Given the relative low to be transferred Torques are various couplings, for example polygon or Polygonal shaft couplings, suitable for half-sided execution in plastic. The splined shaft coupling is particularly easy to assemble out. Also enables the compensation due to the elastic plastic ring gear a slight misalignment. It also has a vibration-dampening effect the internal damping of the Plastic.

Für eine rationelle Fertigung und für eine kompakte Bauweise ist es von Vorteil, dass die aus Kunststoff bestehende Innen- oder Außenverzahnung direkt auf entsprechende Teile der Zahnwellenkupplung oder auf eine entsprechend ausgebildete metallische Zwischenbüchse aufvulkanisiert sind und dass die Zwischenbüchse mit der Zahnwellenkupplung vorzugsweise durch Presssitz verbunden ist.For a rational production and for a compact design, it is advantageous that the plastic existing internal or external gearing directly on corresponding parts of the splined shaft coupling or on one appropriately trained metallic intermediate sleeve are vulcanized and that the intermediate sleeve connected to the spline coupling preferably by a press fit is.

Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung besteht darin, dass die Kupplung als Magnetwellenkupplung ausgebildet ist, deren beide Teile gegenüberliegende Dauermagnete aufweisen, die das Antriebsmoment des Verstellmotors durch Magnetkräfte berührungslos und drehspielfrei von der Verstellmotorwelle auf die Verstellwelle übertragen. Die Dauermagnete können aus ferritischem oder Seltenerd-Material, wie Samarium-Kobalt oder Neodym-Eisen-Bor hergestellt sein. Aufgrund des von der Verstellmotorwelle auf die Verstellwelle zu übertragenden geringen Drehmoments, wird diese von der Magnetkraft annähernd synchron, dass heißt verdrehspielfrei, mitgenommen. Auch diese Kupplung kann als Sicherheitskupplung ausgebildet sein, die bei Überlast durchrutscht. Da es sich um eine berührungslose Kupplung handelt, wird das Drehmoment vibrationsarm übertragen. Außerdem kann auch ein geringer Achsversatz ausgeglichen werden.An advantageous embodiment of the invention consists in that the coupling is designed as a magnetic shaft coupling, the two parts of which have opposing permanent magnets which transmit the drive torque of the adjusting motor from the adjusting motor shaft to the adjusting shaft without contact and without backlash. The permanent magnets can be made of ferritic or rare earth material, such as samarium cobalt or neodymium iron boron. Because of the of the adjusting motor shaft to be transmitted to the adjusting shaft, the low torque is carried approximately synchronously by the magnetic force, that is to say without backlash. This clutch can also be designed as a safety clutch that slips when overloaded. Since it is a contactless coupling, the torque is transmitted with little vibration. A small axis offset can also be compensated for.

Es hat Vorteile, wenn die Dauermagnete vorzugsweise axial angeordnet sind und zwischen ihnen eine unmagnetische Membran mit beidseitigem Spiel vorgesehen ist, die den Verstellmotor öldicht abschließt. Bei axialer Anordnung der Magnete muss darauf geachtet werden, dass deren für die Übertragung des Drehmoments zulässiger Höchstabstand nicht überschritten wird. Andererseits dürfen die Dauermagnete die Membran nicht berühren. Die ebenfalls mögliche radiale Anordnung der Magnete ist demgegenüber gegen axiale Verschiebung weitestgehend unempfindlich, jedoch ist die Ausbildung einer Membran zwischen diesen Dauermagneten schwieriger.There are advantages to permanent magnets are preferably arranged axially and a non-magnetic between them Membrane with play on both sides is provided, which seals the adjusting motor in an oil-tight manner. at Axial arrangement of the magnets must be ensured that whose for the transfer of torque allowed Maximum distance not exceeded becomes. On the other hand, may the permanent magnets do not touch the membrane. The also possible radial In contrast, the arrangement of the magnets is against axial displacement largely insensitive, but the formation of a membrane between these permanent magnets more difficult.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind. Es zeigen:Further features of the invention result from the following description and the accompanying drawings, in which embodiments of the invention are shown schematically. Show it:

1 einen Nockenwellenversteller mit getrenntem elektrischen Verstellmotor und Verstellgetriebe, die durch eine Zweikantwellenkupplung lösbar verbunden sind; 1 a camshaft adjuster with a separate electric adjusting motor and adjusting gear, which are detachably connected by a double-shaft coupling;

2 eine Zweikantwellenkupplung gemäß Einzelheit X von 1 im Querschnitt; 2 a two-sided shaft coupling according to detail X of 1 in cross section;

3 einen Längsschnitt durch die Zweikantwellenkupplung von 2; 3 a longitudinal section through the square shaft coupling of 2 ;

4 einen Längsschnitt durch eine Zweikantwellenkupplung ähnlich 3, jedoch mit drehmomentübertragenden und drehspielvermeidenden Metallfedern; 4 a longitudinal section through a double shaft coupling similar 3 , but with torque transmitting and torsional backlash avoiding metal springs;

5 einen Querschnitt durch die Zweikantwellenkupplung von 4; 5 a cross section through the double-shaft coupling of 4 ;

6 einen Querschnitt durch eine Zweikantwellenkupplung ähnlich 5, jedoch mit einteiliger Federspange; 6 a cross section through a double shaft coupling similar 5 , but with one-piece spring clip;

7 einen Längsschnitt durch eine Zweikantwellenkupplung ähnlich 4, jedoch mit einem Flachband als Polymerteder; 7 a longitudinal section through a double shaft coupling similar 4 , but with a ribbon as a polymer spring;

8 einen Längsschnitt durch eine Zweikantwellenkupplung ähnlich 7, jedoch mit einem O-Ring als Polymerteder; 8th a longitudinal section through a double shaft coupling similar 7 , but with an O-ring as a polymer spring;

9 einen Querschnitt X-X durch die Zweikantwellenkupplung von 7 und 8; 9 a cross section XX through the double-shaft coupling of 7 and 8th ;

10 einen Querschnitt durch eine Rohrwellenkupplung mit zwei gegenüberliegenden, federbelasteten Rastkugeln in getrennten Radialbohrungen eines koaxialen, zylindrischen Innenteils; 10 a cross section through a tubular shaft coupling with two opposite, spring-loaded locking balls in separate radial bores of a coaxial, cylindrical inner part;

11 einen Querschnitt durch eine Rohrwellenkupplung ähnlich 10, jedoch mit einer radialen Durchgangsbohrung, in der eine Durchgangsfeder für die beiden Rastkugeln angeordnet ist; 11 a cross section through a tubular shaft coupling similar 10 , but with a radial through hole in which a through spring for the two locking balls is arranged;

12 einen Querschnitt durch eine Rohrwellenkupplung ähnlich 10, jedoch mit zwei zylindrischen Raststiften anstelle der beiden Rastkugeln; 12 a cross section through a tubular shaft coupling similar 10 , but with two cylindrical locking pins instead of the two locking balls;

13 einen Querschnitt durch eine Rohrwellenkupplung ähnlich 11, jedoch mit zwei zylindrischen Raststiften anstelle der beiden Rastkugeln; 13 a cross section through a tubular shaft coupling similar 11 , but with two cylindrical locking pins instead of the two locking balls;

14 einen Längsschnitt durch eine Rohrwellenkuppplung, mit einem zylindrischen Innenteil, das an seinem Außenumfang eine Ringnut aufweist, in der sich ein elastisch verformbarer Toleranzring aus Metall befindet; 14 a longitudinal section through a tubular shaft coupling, with a cylindrical inner part which has an annular groove on its outer circumference, in which there is an elastically deformable tolerance ring made of metal;

15 einen Teillängsschnitt durch eine Klauenkupplung; 15 a partial longitudinal section through a claw coupling;

16 eine axiale Ansicht der Klauenkupplung von 15; 16 an axial view of the dog clutch of 15 ;

17 eine Ansicht eines Elastomerkranzes der Klauenkupplung von 15 und 16; 17 a view of an elastomer collar of the dog clutch of 15 and 16 ;

18 eine axiale Ansicht eines Außenteils einer Zahnwellenkupplung mit einer Innenverzahnung aus Kunststoff; 18 an axial view of an outer part of a spline coupling with an internal toothing made of plastic;

19 ein Teillängsschnitt des Außenteils von 18 mit der Innenverzahnung aus Kunststoff; 19 a partial longitudinal section of the outer part of 18 with the internal toothing made of plastic;

20 eine axiale Ansicht eines zum Außenteil der 18 und 19 passenden Innenteils mit einer Außenverzahnung aus Metall; 20 an axial view of one of the outer part of the 18 and 19 matching inner part with external teeth made of metal;

21 eine Seitenansicht des Innenteils von 20; 21 a side view of the inner part of 20 ;

22 einen Längsschnitt durch einen Nockenwellenversteller ähnlich 1, jedoch mit einer Magnetwellenkupplung anstelle der Zweikantwellenkupplung. 22 a longitudinal section through a camshaft adjuster similar 1 , but with a magnetic shaft coupling instead of the double shaft coupling.

Ausführliche Beschreibung der ErfindungFull Description of the invention

In 1 ist ein elektrischer Nockenwellenversteller 1 mit einem Verstellgetriebe 2 und einem elektrischen Verstellmotor 3 dargestellt, die als getrennte Einheiten ausgebildet und durch eine Kupplung lösbar verbunden sind.In 1 is an electric camshaft adjuster 1 with an adjustment gear 2 and an electric actuator 3 shown, which are formed as separate units and are releasably connected by a clutch.

Das Verstellgetriebe 2 ist ein Dreiwellengetriebe, das als Exzentergetriebe eine hohe Untersetzung (Untersetzungsbereich von 1 : 30 bis 1 : 250) und einen hohen Wirkungsgrad aufweist. Das Verstellgetriebe 2 besitzt eine Antriebs- und eine Antriebswelle sowie eine Verstellwelle 9. Die Antriebswelle ist als Kettenrad 5 ausgebildet und steht mit einer nicht dargestellten Kurbelwelle über eine ebenfalls nicht dargestellte Kette in drehfester Verbindung. Die Abtriebswelle ist als Abschlusswand 6 ausgeführt, die mittels einer Spannschraube 7 drehfest mit einer Nockenwelle 8 verbunden ist. Die Verstellwelle 9 ist als Exzenterwelle ausgebildet, die über eine Zweikantwellenkupplung 4 mit einer Verstellmotorwelle 10 praktisch drehspielfrei, jedoch axial verschiebbar verbunden ist. Die Verstellwelle 9 dient zum Antrieb zweier Stirnräder 11, 12, die mit einer Innenverzahnung 13 des Kettenrades 5 kämmen und das Verstellmoment über Stifte 14 und über die Abschlusswand 6 auf die Nockenwelle 8 übertragen. Der elektrische Verstellmotor 3 besitzt einen Stator 15, der am Zylinderkopf 16 befestigt ist und einen Dauermagnetrotor 17, der sich mit der Nockenwelle 8 dreht.The variable speed gear 2 is a three-shaft gearbox which, as an eccentric gearbox, has a high reduction ratio (reduction range from 1:30 to 1: 250) and a high degree of efficiency. The variable speed gear 2 has a drive shaft, a drive shaft and an adjustment shaft 9 , The drive shaft is as a sprocket 5 formed and is in a rotationally fixed connection with a crankshaft, not shown, via a chain, also not shown. The output shaft is the end wall 6 executed by means of a clamping screw 7 non-rotatable with a camshaft 8th connected is. The adjustment shaft 9 is designed as an eccentric shaft that has a double-shaft coupling 4 with a servomotor shaft 10 practically without backlash, but axially ver is slidably connected. The adjustment shaft 9 serves to drive two spur gears 11 . 12 with an internal toothing 13 of the sprocket 5 Comb and the adjustment torque via pins 14 and over the end wall 6 on the camshaft 8th transfer. The electric actuator 3 has a stator 15 on the cylinder head 16 is attached and a permanent magnet rotor 17 that deals with the camshaft 8th rotates.

In den 2 und 3 ist die als Einzelheit X bezeichnete Zweikantwellenkupplung 4 der 1 im Quer- und Längsschnitt vergrößert dargestellt. Ein Innenteil 18 der Zweikantwellenkupplung 4 ist mit der Verstellmotorwelle 10, ein Außenteil 19 mit der Verstellwelle 9 einteilig ausgebildet. Beide Teile 18, 19 weisen jeweils gleiche Kupplungsflächen 20, 21 auf, zwischen denen das für eine Axialverschiebung (Wärmedehnung, Montage) erforderliche Minimalspiel vorgesehen ist. Auf diese Weise wird auch ein minimales Verdrehspiel erreicht, dass für die Haltbarkeit und Geräuscharmut der mit Wechselmomenten beaufschlagten Zweikantwellenkupplung 4 wichtig ist. Der für die geringen Spiele und Toleranzen an beiden Teilen 18, 19 erforderliche Fertigungsaufwand ist jedoch beträchtlich.In the 2 and 3 is the two-sided shaft coupling designated as detail X. 4 the 1 shown enlarged in cross and longitudinal section. An inner part 18 the two-sided shaft coupling 4 is with the servomotor shaft 10 , an outer part 19 with the adjustment shaft 9 formed in one piece. Both parts 18 . 19 each have the same coupling surfaces 20 . 21 between which the minimum clearance required for axial displacement (thermal expansion, assembly) is provided. In this way, a minimal torsional backlash is achieved for the durability and low noise level of the double-edged shaft coupling which is subjected to alternating torques 4 important is. The one for the low clearance and tolerances on both parts 18 . 19 however, the manufacturing effort required is considerable.

Diesem Nachteil wird durch eine in Längs- und Querschnitt dargestellte Zweikantwellenkupplung 4' der 4 und 5 begegnet. Hierbei ist in den Kupplungsflächen 20' der Innenteile 18' je einer Nut 22 vorgesehen, in die eine Flachbiege- oder eine Tellerfeder 23 mit Vorspannung eingesetzt ist. Die Federn 23 überbrücken durch die Vorspannung und den Federweg das nunmehr zulässige, relativ große Spiel zwischen dem Innen- und einem Außenteil 18', 19' und übernehmen die Übertragung des Drehmoments des Verstellmotors 3. Da dieses mit < 1 Nm relativ gering ist, sind auch die benötigten Feder- und Montagekräfte gering und es tritt bei entsprechender Federsteifigkeit kein Verdrehen zwischen Verstell- und Verstellmotorwelle 9, 10 auf. Da das Drehmoment des Verstellmotors 3 nur über die Federn 23 übertragen wird, berühren sich die Kupplungsflächen 20', 21' der Teile 18', 19' nicht. Die Federn 23 sind in Verbindung mit dem relativ großen Spiel zwischen dem Kupplungsflächen 20', 21' in der Lage, kleine Achsversätze zwischen der Verstell- und der Verstellmotorwelle 9, 10 auszugleichen.This disadvantage is caused by a double-shaft coupling shown in longitudinal and cross-section 4 ' the 4 and 5 encountered. Here is in the clutch surfaces 20 ' of the inner parts 18 ' one groove each 22 provided, in which a flat bending or a plate spring 23 is used with preload. The feathers 23 bridge the now permissible, relatively large clearance between the inner and an outer part by the preload and the spring travel 18 ' . 19 ' and take over the transmission of the torque of the adjustment motor 3 , Since this is relatively low at <1 Nm, the spring and assembly forces required are also low and, with the appropriate spring stiffness, there is no twisting between the adjusting and adjusting motor shafts 9 . 10 on. Because the torque of the actuator 3 only about the feathers 23 is transmitted, the coupling surfaces touch 20 ' . 21 ' Of the parts 18 ' . 19 ' Not. The feathers 23 are in connection with the relatively large play between the coupling surfaces 20 ' . 21 ' able to make small axis misalignments between the adjusting and the adjusting motor shaft 9 . 10 compensate.

6 zeigt eine Kupplung 4' als Variante zu 4 und 5, bei der die beiden Federn 23 und die Nuten 22 des Innenteils 18' durch einen Federbügel 24 zu einer einteiligen Federspange 25 vereinigt sind, die an Ecken 26 des Innenteils 18' unverlierbar einrastet. Diese Verliersicherung bedeutet eine erhebliche Montageerleichterung. 6 shows a clutch 4 ' as a variant of 4 and 5 , where the two feathers 23 and the grooves 22 of the inner part 18 ' through a spring clip 24 to a one-piece spring clip 25 are united at corners 26 of the inner part 18 ' snaps into place. This protection against loss means that installation is considerably easier.

In den 7 und 8 ist eine Zweikantwellenkupplung 4" im Längsschnitt und in 9 im Querschnitt dargestellt, bei der anstelle der Flachbiege- oder Tellerfedern 23 ein Polymerband 28 oder ein Polymer-O-Ring 29 vorgesehen sind. Diese sind in einer umlaufenden Nut 30, 31 der Innenteile 18' zu deren Kupplungsflächen 20' mit Überstand montiert, so dass sie im Einbauzustand eine Vorspannung aufweisen. Dadurch ist das auch bei dieser Variante große Spiel zwischen den Kupplungsflächen 20', 21' der Innen- und Außenteile 18',19' überbrückt, ohne dass diese sich berühren. Auch hier wird das relativ niedrige Drehmoment des Verstellmotors 3 bei entsprechender Steifigkeit des Polymerbands 28 und des Polymer-O-Rings 29 ohne Relativverdrehung der Innen- und Außenteile 18', 19' übertragen.In the 7 and 8th is a two-sided shaft coupling 4 ' in longitudinal section and in 9 shown in cross-section, instead of the flat bending or disc springs 23 a polymer tape 28 or a polymer O-ring 29 are provided. These are in a circumferential groove 30 . 31 of the inner parts 18 ' to their coupling surfaces 20 ' assembled with a protrusion so that they have a preload when installed. This means that there is also a lot of play between the coupling surfaces in this variant 20 ' . 21 ' of the inner and outer parts 18 ' . 19 ' bridged without touching. Again, the relatively low torque of the adjustment motor 3 with appropriate rigidity of the polymer tape 28 and the polymer O-ring 29 without relative rotation of the inner and outer parts 18 ' . 19 ' transfer.

In 9 ist die umlaufende Nut 30, 31 im Innenteil 18' mit dem Polymerband 28 und dem Polymer-O-Ring 29 zu erkennen, die eine optimale Spielüberbrükkung zwischen den Innenteilen 18' und den Außenteilen 19' der Kupplung 4" bewirken.In 9 is the circumferential groove 30 . 31 inside 18 ' with the polymer tape 28 and the polymer O-ring 29 to recognize the optimal bridging of play between the inner parts 18 ' and the outside parts 19 ' the clutch 4 ' cause.

Die 10 bis 13 zeigen Querschnitte durch eine Rohrwellenkupplung 32 mit einem hohlzylindrischen Außenteil 33 und einem koaxialen, zylindrischen Innenteil 34, das mit Spiel im hohlzylindrischen Außenteil 33 angeordnet ist.The 10 to 13 show cross sections through a tubular shaft coupling 32 with a hollow cylindrical outer part 33 and a coaxial, cylindrical inner part 34 that with play in the hollow cylindrical outer part 33 is arranged.

Im zylindrischen Innenteil 34 der 10 sind zwei gleiche, von dessen Umfang ausgehende, fluchtende Radialbohrungen 35 vorgesehen, in denen je eine Druckfeder 36 angeordnet ist. Diese wirken auf je eine Rastkugel 37 ein, die in den Radialbohrungen 35 mit Spiel geführt sind und verdrängen diese in je eine andere Radialbohrung 38 in dem Außenteil 33. Die anderen Radialbohrungen 38 fluchten in einer bestimmten Drehstellung des zylindrischen Innenteils 34 mit den Radialbohrungen 35. Aufgrund eines bestimmten, geringeren Durchmessers der anderen Radialbohrungen 38 gegenüber den Radialbohrungen 35, dringen die Rastkugeln 37 nur bis zu einer bestimmten Tiefe in die andere Radialbohrung 38 ein, die zur Übertragung des Drehmoments des Verstellmotors 3 ausreicht. Die Rastkugeln tragen dabei auf einer Austrittskante 43 der anderen Radialbohrung 38. Durch Wahl des Durchmessers der anderen Radialbohrung 38 kann die Höhe des übertragbaren Drehmoments bestimmt werden. Auf diese Weise wird die Rohrwellenkupplung 32 zur Sicherheitskupplung.In the cylindrical inner part 34 the 10 are two identical, aligned radial bores starting from its circumference 35 provided, each in a compression spring 36 is arranged. These act on one locking ball each 37 one that in the radial holes 35 are guided with play and displace them in a different radial bore 38 in the outer part 33 , The other radial holes 38 aligned in a certain rotational position of the cylindrical inner part 34 with the radial holes 35 , Due to a certain, smaller diameter of the other radial bores 38 compared to the radial bores 35 , penetrate the locking balls 37 only to a certain depth in the other radial bore 38 a, which is used to transmit the torque of the adjusting motor 3 sufficient. The locking balls carry on a trailing edge 43 the other radial bore 38 , By choosing the diameter of the other radial bore 38 the amount of torque that can be transmitted can be determined. In this way the tubular shaft coupling 32 for safety clutch.

In 11 sind die beiden Radialbohrungen 35 durch eine Durchgangsbohrung 39 mit einer Durchgangsfeder 40 ersetzt. Diese Lösung hat gegenüber der von 10 den Vorteil eines geringeren Bauaufwands und einer gleichmäßigen Druckbelastung der beiden Rastkugeln 37, die eine genauere Festlegung des übertragbaren Drehmoments erlaubt.In 11 are the two radial holes 35 through a through hole 39 with a through spring 40 replaced. This solution has compared to that of 10 the advantage of less construction work and an even pressure load on the two locking balls 37 , which allows a more precise definition of the transmissible torque.

Der Aufbau der Rohrwellenkupplungen 32 der 12 und 13 entspricht dem der 10 und 11. Der Unterschied besteht in der Verwendung von zylindrischen Raststiften 41 anstelle der Rastkugeln 37, mit kegelig zugespitzten Enden 42, die mittels der Druckkraft der Druckfedern 36' bzw. der Durchgangsfeder 40' in der Durchgangsbohrung 39 in andere Radialbohrungen 38' hineinragen und an deren Austrittskante 43' tragen. Bei dieser Variante kann das übertragbare Drehmoment über die Größe des Kegelwinkels des kegelig zugespitzten Endes 42 begrenzt werden. Dadurch kann auch diese Rohrwellenkupplung 32 als Sicherheitskupplung dienen.The structure of the tubular shaft couplings 32 the 12 and 13 corresponds to that of 10 and 11 , The difference is in the use of cylindrical locking pins 41 instead of the locking balls 37 , with tapered ends 42 by means of the pressure force of the compression springs 36 ' or the through spring 40 ' in the through hole 39 in other radial bores 38 ' protrude and at their trailing edge 43 ' wear. In this variant, the transmissible torque can be adjusted via the size of the Ke angle of the tapered end 42 be limited. This also allows this tubular shaft coupling 32 serve as a safety clutch.

In 14 ist als weitere Kupplungsvariante eine Rohrwellenkupplung 32' dargestellt. Hierbei wird eine kraftschlüssige Momentenübertragung zwischen einem zylindrischen Innenteil 34' und einem hohlzylindrischen Außenteil 33' durch einen in einer Radialnut 45 angeordneten, elastisch verformbaren Tole ranzring 44 aus Metall erreicht. Der Toleranzring 44 überragt die Radialnut 45 um ein bestimmtes Maß, dass die elastische Verformung und den davon abhängigen Kraftschluss bestimmt.In 14 is a further coupling variant a tubular shaft coupling 32 ' shown. This is a non-positive torque transmission between a cylindrical inner part 34 ' and a hollow cylindrical outer part 33 ' through one in a radial groove 45 arranged, elastically deformable tolerance ring 44 made of metal. The tolerance ring 44 dominates the radial groove 45 by a certain amount, which determines the elastic deformation and the dependent adhesion.

In 15 ist ein Teilquerschnitt durch eine Klauenkupplung 46 mit Klauen 47, 48 dargestellt. Diese sind an den freien Enden der Verstell- und Verstellmotorwelle 9, 10 auf gleichem Durchmesser verdrehfest angeordnet. Sie greifen mit Abständen ineinander, die durch einen in 17 dargestellten elastischen, vorgespannten Polymerkranz 49 mit Zahnelementen 50 drehspielfrei überbrückt sind.In 15 is a partial cross section through a claw coupling 46 with claws 47 . 48 shown. These are at the free ends of the adjusting and adjusting motor shaft 9 . 10 non-rotatably arranged on the same diameter. They interlock with intervals that are separated by a 17 shown elastic, prestressed polymer ring 49 with tooth elements 50 are bridged without rotational play.

Die 16 zeigt eine axiale Ansicht der Klauenkupplung 46, bei der je acht Klauen 47 und 48 sowie der Polymerkranz 49 mit acht Zahnsegmenten 50 gestrichelt dargestellt sind. Die Klauenkupplung 46 gleicht kleine Fluchtungsfehler zwischen der Verstell- und der Verstellmotorwelle 9, 10 aus, und gestattet auch eine kleine axiale Verschiebung zwischen denselben.The 16 shows an axial view of the dog clutch 46 , with eight claws each 47 and 48 as well as the polymer wreath 49 with eight tooth segments 50 are shown in dashed lines. The claw coupling 46 equals small misalignments between the adjustment and the adjustment motor shaft 9 . 10 off, and also allows a small axial displacement between them.

In 18 ist eine axiale Ansicht eines Außenteils 55 einer Zahnwellenkupplung mit einer Innenverzahnung 56 aus elastischem Kunststoff dargestellt. Die 19 zeigt einen Teillängsschnitt des Außenteils 55 von 18. Die Innenverzahnung 56 ist in einer Radialnut 57 einer Zwischenbüchse 58 einvulkanisiert. In radialer Verlängerung ist hinter jedem Zahn 59 eine Radialbohrung 60 vorgesehen, die mit dem Kunststoff gefüllt und durch einen nietkopfähnlichen Deckel 61 abgeschlossen ist. Der in der Radialbohrung 60 befindliche Kunststoff erhöht das übertragbare Drehmoment der Innenverzahnung 56. Die Zwischenbüchse 58 kann als Teil der Verstellwelle 9 oder der Verstellmotorwelle 10 dienen oder in diese eingepresst werden..In 18 is an axial view of an outer part 55 a splined shaft coupling with internal teeth 56 shown made of elastic plastic. The 19 shows a partial longitudinal section of the outer part 55 of 18 , The internal toothing 56 is in a radial groove 57 an intermediate sleeve 58 vulcanized. In radial extension is behind each tooth 59 a radial bore 60 provided that filled with the plastic and through a rivet-like cover 61 is completed. The one in the radial bore 60 Plastic increases the transferable torque of the internal toothing 56 , The intermediate sleeve 58 can be part of the adjustment shaft 9 or the servomotor shaft 10 serve or be pressed into this ..

Die 20 und 21 zeigen ein Innenteil 62 aus Metall mit einer Außenverzahnung 63, die Außenzähne 64 aufweist. Diese sind schmaler als die Innenzähne 59 aus Kunststoff, da sie eine höhere Festigkeit aufweisen. Entsprechend sind die Innenzahnlücken 65 schmaler als die Außenzahnlücken 66. Grundsätzlich könnte auch die Außenverzahnung 63 in Kunststoff ausgebildet werden. Es bietet sich jedoch die Innenverzahnung 56 wegen des möglichen größeren Materialvolumens dafür an.The 20 and 21 show an inner part 62 made of metal with external teeth 63 who have favourited External Teeth 64 having. These are narrower than the inner teeth 59 made of plastic because they have a higher strength. The internal tooth gaps are corresponding 65 narrower than the external tooth gaps 66 , Basically, the external teeth could also 63 be formed in plastic. However, there is the internal toothing 56 because of the possible larger volume of material.

Die 22 zeigt einen Nockenwellenversteller 1', dessen Verstellwelle 9 mit der Verstellmotorwelle 10' durch eine Dauermagnetwellenkupplung 51 berührungslos und drehspielfrei verbunden sind. An den freien Enden der Verstell- und Verstellmotorwelle 9, 10' sind Dauermagnete 52, 53 befestigt, zwischen denen eine unmagnetische Membran 54 verläuft, die den Verstellmotor 3 öldicht abschließt. Auf diese Weise ist der Verstellmotor 3 ohne reibungserzeugende Dichtelemente hermetisch abgeschlossen.The 22 shows a camshaft adjuster 1' , its adjustment shaft 9 with the servomotor shaft 10 ' through a permanent magnet shaft coupling 51 are connected without contact and without play. At the free ends of the adjusting and adjusting motor shaft 9 . 10 ' are permanent magnets 52 . 53 attached, between which an unmagnetic membrane 54 that runs the actuator 3 oil-tight. In this way the actuator is 3 hermetically sealed without friction-generating sealing elements.

1, 1'1, 1'
NockenwellenverstellerPhaser
22
Verstellgetriebevariator
33
elektrischer Verstellmotorelectrical adjusting
4, 4', 4"4, 4 ', 4 "
ZweikantwellenkupplungTwo square shaft coupling
55
KettenradSprocket
66
Abschlusswandend wall
77
Spannschraubeclamping screw
88th
Nockenwellecamshaft
99
Verstellwelleadjusting
10, 10'10 10 '
Verstellmotorwelleadjusting motor
1111
Stirnradspur gear
1212
Stirnradspur gear
1313
Innenverzahnunginternal gearing
1414
Stiftpen
1515
Statorstator
1616
Zylinderkopfcylinder head
1717
DauermagnetrotorPermanent magnet rotor
18, 18'18 18 '
Innenteilinner part
19, 19'19 19 '
Außenteilouter part
20, 20'20 20 '
Kupplungsflächecoupling surface
21, 21'21 21 '
Kupplungsflächecoupling surface
2222
Nutgroove
2323
Flachbiege- oder TellerfederFlachbiege- or disc spring
2424
Federbügelspring clip
2525
Federspangespring clip
2626
Eckecorner
2727
Quernuttransverse groove
2828
Polymerbandpolymer tape
2929
Polymer-O-RingPolymer O-ring
3030
umlaufende Nutencircling groove
3131
umlaufende Nutencircling groove
32, 32'32 32 '
RohrwellenkupplungPipe shaft coupling
33, 33'33 33 '
hohlzylindrisches Außenteilhollow cylindrical outer part
34, 34'34 34 '
koaxiales zylindrisches Innenteilcoaxial cylindrical inner part
3535
Radialbohrungradial bore
36, 36'36 36 '
Druckfedercompression spring
3737
Rastkugeldetent ball
38, 38'38 38 '
andere Radialbohrungother radial bore
3939
DurchgangsbohrungThrough Hole
40, 40'40 40 '
DurchgangsfederThrough spring
4141
zylindrischer Raststiftcylindrical Plunger
4242
kegelig zugespitztes Endeconically tapered end
43, 43'43 43 '
Austrittskantetrailing edge
4444
Toleranzringtolerance ring
4545
Radialnutradial groove
4646
Klauenkupplungclaw clutch
4747
Klaueclaw
4848
Klaue claw
4949
Polymerkranzpolymer wreath
5050
Zahnelementtooth element
5151
DauermagnetwellenkupplungPermanent magnet shaft coupling
5252
Dauermagnetpermanent magnet
5353
Dauermagnetpermanent magnet
5454
Membranmembrane
5555
Außenteilouter part
5656
Innenverzahnunginternal gearing
5757
Radialnutradial groove
5858
Zwischenbüchseintermediate sleeve
5959
Innenzahninternal ring
6060
Radialbohrungradial bore
6161
Deckelcover
6262
Innenteilinner part
6363
Außenverzahnungexternal teeth
6464
Außenzahnoutdoor gear
6565
InnenzahnlückenInternal tooth gaps
6666
AußenzahnlückenOuter tooth gaps

Claims (18)

Nockenwellenversteller (1, 1') zum Verstellen und Fixieren der relativen Drehwinkellage einer Nockenwelle (8) gegenüber der Kurbelwelle einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem hoch übersetzenden und reibungsarmen Verstellgetriebe (2), dass eine mit der Kurbelwelle verdrehfest verbundene Antriebswelle, eine mit der Nockenwelle (8) verdrehfest verbundene Abtriebswelle und eine mit einer Verstellmotorwelle (10) eines Verstellmotors verbundene Verstellwelle (9) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verstellgetriebe (2) und der Verstellmotor (3) als getrennte Einheiten ausgebildet und durch eine drehspielfreie, lösbare Kupplung (4, 4', 4"; 32, 32'; 46; 51) miteinander verbunden sind.Camshaft adjuster ( 1 . 1' ) for adjusting and fixing the relative angle of rotation of a camshaft ( 8th ) compared to the crankshaft of a reciprocating piston internal combustion engine, with a high-ratio and low-friction adjustment gear ( 2 ) that a drive shaft connected to the crankshaft in a rotationally fixed manner, one with the camshaft ( 8th ) non-rotatably connected output shaft and one with a variable motor shaft ( 10 ) an adjustment shaft connected to an adjustment motor ( 9 ), characterized in that the adjustment gear ( 2 ) and the adjustment motor ( 3 ) formed as separate units and by a coupling that is free of rotational play and can be released ( 4 . 4 ' . 4 '; 32 . 32 '; 46 ; 51 ) are connected. Nockenwellenversteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmotor vorzugsweise ein elektrischer Verstellmotor (3) ist.Camshaft adjuster according to claim 1, characterized in that the adjusting motor is preferably an electric adjusting motor ( 3 ) is. Nockenwellenversteller nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4, 4', 4"; 32, 32'; 46, 51) zwei zusammenfügbare Teile aufweist, von denen eines mit der Verstellmotorwelle (10) und das andere mit der Verstellwelle (9) drehfest verbunden beziehungsweise mit den Wellen (9, 10) einstückig ausgebildet ist.Camshaft adjuster according to claim 2, characterized in that the clutch ( 4 . 4 ' . 4 '; 32 . 32 '; 46 . 51 ) has two parts that can be joined together, one of which is connected to the adjusting motor shaft ( 10 ) and the other with the adjustment shaft ( 9 ) non-rotatably connected or with the shafts ( 9 . 10 ) is formed in one piece. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Teile als Außenteil (19, 19'; 33, 33') das andere als Innenteil (18, 18'; 34, 34') ausgebildet ist, wobei die beiden Teile drehspielfrei ineinander steckbar sind.Camshaft adjuster according to claim 3, characterized in that one of the two parts as an outer part ( 19 . 19 '; 33 . 33 ' ) the other as an inner part ( 18 . 18 '; 34 . 34 ' ) is formed, wherein the two parts can be inserted into one another without rotational play. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Profilwellenkupplung, vorzugsweise als Zweikantwellenkupplung (4, 4', 4") ausgebildet ist, die je zwei Kupplungsflächen (21, 21') am Außenteil (19, 19') und je zwei Kupplungsflächen (20, 20') am Innenteil (18, 18') aufweist, wobei vorzugsweise am letzteren drehspielvermeidende Mittel vorgesehen sind.Camshaft adjuster according to claim 4, characterized in that the coupling as a profile shaft coupling, preferably as a double-shaft coupling ( 4 . 4 ' . 4 ' ) is designed, each with two coupling surfaces ( 21 . 21 ' ) on the outer part ( 19 . 19 ' ) and two coupling surfaces ( 20 . 20 ' ) on the inner part ( 18 . 18 ' ), wherein preferably means are provided on the latter to prevent rotational play. Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als drehspielvermeidendes Mittel ein minimales, eng toleriertes Spiel zwischen den Kupplungsflächen (20, 21) des Innen- und Außenteils (18, 19) vorgesehen ist.Camshaft adjuster according to Claim 5, characterized in that a minimal, closely tolerated play between the coupling surfaces ( 20 . 21 ) of the inner and outer part ( 18 . 19 ) is provided. Nockenwellenversteller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als drehspielvermeidende Mittel vorgespannte Metall- oder Kunststofffedern vorgesehen sind, die das Spiel zwischen den Kupplungsflächen (20', 21') überbrücken.Camshaft adjuster according to claim 5, characterized in that prestressed metal or plastic springs are provided as means for preventing backlash, which prevent the play between the coupling surfaces ( 20 ' . 21 ' ) bridge. Nockenwellenversteller nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallfedern vorzugsweise als Flachbiege- oder Tellerfedern (23) und die Kunststofffedern vorzugsweise als Polymerband (28) oder als Polymer-O-Ring (29) ausgebildet und vorzugsweise in Nuten (22) bzw. einer umlaufenden Nut (30, 31) der Kupplungsflächen (20') des Innenteils (18') angeordnet sind.Camshaft adjuster according to claim 7, characterized in that the metal springs are preferably as flat bending or disc springs ( 23 ) and the plastic springs preferably as a polymer tape ( 28 ) or as a polymer O-ring ( 29 ) trained and preferably in grooves ( 22 ) or a circumferential groove ( 30 . 31 ) the coupling surfaces ( 20 ' ) of the inner part ( 18 ' ) are arranged. Nockenwellenversteller nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbiege- oder Tellerfedern (23) als einteilige Federspange (25) ausgebildet sind, die vorzugsweise an Ecken (26) des Innenteils (18') einrastet.Camshaft adjuster according to claim 8, characterized in that the flat bending or disc springs ( 23 ) as a one-piece spring clip ( 25 ) are formed, which are preferably at corners ( 26 ) of the inner part ( 18 ' ) snaps into place. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als eine Rohrwellenkupplung (32, 32') ausgebildet ist, mit einem hohlzylindrischen Außenteil (33, 33') und einem koaxialen, zylindrischen Innenteil (34, 34'), das mit Spiel im Außenteil (33, 33') angeordnet ist und vorzugsweise die drehspielvermeidenden Mittel aufweist.Camshaft adjuster according to claim 4, characterized in that the coupling as a tubular shaft coupling ( 32 . 32 ' ) is designed with a hollow cylindrical outer part ( 33 . 33 ' ) and a coaxial, cylindrical inner part ( 34 . 34 ' ) with play in the outer part ( 33 . 33 ' ) is arranged and preferably has the rotational play-avoiding means. Nockenwellenversteller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als drehspielvermeidendes Mittel ein elastisch verformbarer Toleranzring (44), vorzugsweise aus Metall, vorgesehen ist, der in einer Radialnut (45) vorzugsweise am Umfang des koaxialen, zylindrischen Innenteils (34') angeordnet ist und dieses um ein bestimmtes Maß radial überragt.Camshaft adjuster according to claim 10, characterized in that an elastically deformable tolerance ring ( 44 ), preferably made of metal, which is provided in a radial groove ( 45 ) preferably on the circumference of the coaxial, cylindrical inner part ( 34 ' ) is arranged and this projects radially by a certain amount. Nockenwellenversteller nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als drehspielvermeidende Mittel zumindest eine Rastkugel (37) oder ein vorzugsweise zylindrischer Raststift (41) mit kegelig zugespitztem Ende (42) vorgesehen sind, die in Radial- bzw. Durchgangsbohrungen (35, 39) vorzugsweise des koaxialen, zylindrischen Innenteils (34) mit Spiel geführt und in zu diesen fluchtenden, anderen Radialbohrungen (38, 38') geringeren Durchmessers im hohlzylindrischen Außenteil (33) unter der Kraft einer Druck- bzw. Durchgangsfeder (36, 36'; 40, 40') um ein durch den geringeren Durchmesser begrenztes Maß verschiebbar sind.Camshaft adjuster according to claim 10, characterized in that at least one locking ball ( 37 ) or a preferably cylindrical locking pin ( 41 ) with a tapered end ( 42 ) are provided, which are in radial or through bores ( 35 . 39 ) preferably the coaxial, cylindrical inner part ( 34 ) guided with play and in other radial holes aligned with these ( 38 . 38 ' ) smaller diameter in the hollow cylindrical outer part ( 33 ) under the force of a compression or through spring ( 36 . 36 '; 40 . 40 ' ) can be moved by a dimension limited by the smaller diameter. Nockenwellenversteller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die anderen Radialbohrungen (38, 38') als in axialer Richtung ausgerichtete Langlöcher ausgebildet sind.Camshaft adjuster according to claim 12, characterized in that the other radial bores ( 38 . 38 ' ) than in the axial direction directed elongated holes are formed. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Klauenkupplung (46) ausgebildet ist, deren beide Teile auf gleichem Durchmesser angeordnete, axiale Klauen (47, 48) aufweisen, die ineinander greifen, wobei zwischen den Klauen (47, 48) Abstände vorgesehen sind, die durch Zahnelemente (50) eines elastischen, vorgespannten Polymerkranzes (49) drehspielfrei überbrückt sind.Camshaft adjuster according to claim 3, characterized in that the clutch as a dog clutch ( 46 ) is formed, the two parts of which are arranged on the same diameter, axial claws ( 47 . 48 ) which engage in one another, with the claws ( 47 . 48 ) Distances are provided, which by tooth elements ( 50 ) an elastic, pre-stressed polymer ring ( 49 ) are bridged without any play. Nockenwellenversteller nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Profilwellenkupplung, vorzugsweise als Zahnwellenkupplung, ausgebildet ist, deren Außen- oder Innenteil (55, 65), insbesondere deren Innen- oder Außenverzahnung (56, 63) aus elastischem Kunststoff ausgebildet ist.Camshaft adjuster according to claim 4, characterized in that the coupling is designed as a profile shaft coupling, preferably as a toothed shaft coupling, the outer or inner part ( 55 . 65 ), especially their internal or external teeth ( 56 . 63 ) is made of elastic plastic. Nockenwellenversteller nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kunststoff bestehende Außenverzahnung (56, 63) direkt auf entsprechende Teile der Zahnwellenkupplung oder auf eine entsprechend ausgebildete, metallische Zwischenbüchse (58) vorzugsweise aufvulkanisiert ist und dass die Zwischenbüchse (58) mit der Zahnwellenkupplung vorzugsweise durch Presssitz verbunden ist.Camshaft adjuster according to claim 15, characterized in that the external toothing made of plastic ( 56 . 63 ) directly on corresponding parts of the splined shaft coupling or on a suitably designed, metallic intermediate sleeve ( 58 ) is preferably vulcanized and that the intermediate sleeve ( 58 ) is preferably connected to the spline coupling by a press fit. Nockenwellenversteller nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als Magnetwellenkupplung (51) ausgebildet ist, deren beide Teile gegenüberliegende Dauermagnete (52, 53) aufweisen, die das Antriebsmoment des Verstellmotors (3) durch Magnetkräfte berührungslos und drehspielfrei von der Verstellmotorwelle (10') auf die Verstellwelle (9) übertragen.Camshaft adjuster according to claim 3, characterized in that the coupling as a magnetic shaft coupling ( 51 ) is formed, the two parts of which are opposite permanent magnets ( 52 . 53 ) which have the drive torque of the adjustment motor ( 3 ) contact-free and without backlash from the actuator motor shaft by magnetic forces ( 10 ' ) on the adjusting shaft ( 9 ) transfer. Nockenwellenversteller nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagnete (52, 53) vorzugsweise axial angeordnet sind und das zwischen ihnen eine unmagnetische Membran (54) mit beidseitigem Spiel vorgesehen ist, die den Verstellmotor (3) öldicht abschließt.Camshaft adjuster according to claim 17, characterized in that the permanent magnets ( 52 . 53 ) are preferably arranged axially and the non-magnetic membrane between them ( 54 ) is provided with play on both sides, which the adjusting motor ( 3 ) seals oil-tight.
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